JP2009122099A - Method and device for repairing core spray downcomer in nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一般的に原子炉に関し、より詳細には、原子炉の原子炉圧力容器内の配管の溶接部を修理または交換するための装置および方法に関する。 The present invention relates generally to nuclear reactors, and more particularly to an apparatus and method for repairing or replacing welds in piping within a nuclear reactor pressure vessel.
沸騰水型原子炉(BWR)の原子炉圧力容器(RPV)は通常、概して円筒形をしており、両端で、たとえば下部ヘッドおよび取外し可能な上部ヘッドによって閉じられている。炉心シュラウドは通常原子炉炉心を囲繞し、RPV内に収められている。 A boiling water reactor (BWR) reactor pressure vessel (RPV) is typically generally cylindrical and is closed at both ends, for example, by a lower head and a removable upper head. A core shroud usually surrounds the reactor core and is contained within the RPV.
沸騰水型原子炉は、一般的に炉心溶射冷却水用の配管を備える。炉心溶射配管は、RPVの外からRPV内の炉心溶射スパージャに水を送るために使用される。炉心溶射配管は一般的に、縦方向の下降管を含む。各下降管の上部および下部セクションは通常、原子炉組立て中に接合される。上部配管セクションは、適切な長さをもたらし下部管セクションと適合するように調整されている。上部および下部管セクションに溶接されたスリップカップリングは、冷却水漏れを阻止し、下降管配管システムで必要とされる構造的強度を与える。 Boiling water reactors generally have piping for core spray cooling water. The core spray piping is used to send water from outside the RPV to the core spray sparger in the RPV. The core sprayed pipe generally includes a vertical downcomer. The upper and lower sections of each downcomer are typically joined during reactor assembly. The upper piping section is adjusted to provide the appropriate length and fit with the lower pipe section. Slip couplings welded to the upper and lower tube sections prevent cooling water leakage and provide the structural strength required by the downcomer piping system.
稼動しているBWRの炉心溶射配管システムは、溶接構造のものである。溶射配管の溶接部は、応力腐食割れ、特に粒界応力腐食割れ(IGSCC)が発生しやすい。原子炉部品は、熱膨張差、原子炉冷却水の封じ込めに必要な作用圧力、および溶接の残存応力、冷間加工およびその他の不均質な金属処理などのその他の応力源に関連する様々な応力を受ける。水の化学的性質、溶接、熱処理、放射は、部品内の金属の応力腐食割れの発生しやすさを高める可能性がある。したがって下降管の溶接部を修理するデバイスと方法の必要性が長らく認識されている。 The BWR core spray piping system in operation has a welded structure. The welded portion of the thermal sprayed piping is susceptible to stress corrosion cracking, especially intergranular stress corrosion cracking (IGSCC). Reactor components are subject to various stresses related to other stress sources such as differential thermal expansion, working pressure required to contain reactor cooling water, and residual stresses in welding, cold work and other heterogeneous metal treatments. Receive. Water chemistry, welding, heat treatment, and radiation can increase the likelihood of stress corrosion cracking of metals in parts. Accordingly, the need for devices and methods for repairing downcomer welds has long been recognized.
下降管の溶接継手を構造的に支持する修理用または強化用クランプデバイスが開発された。強化用スリップジョイントクランプは、下降管の上部および下部セクションの間で構造的にスリップジョイントに取って代わるように開発された。スリップジョイントクランプは、下降管の上部および下部セクションを接合するために以前に取り付けられた溶接部およびスリーブに重ねて嵌合し、支持スリーブとして機能する。スリップジョイントクランプは、溶接されたスリップジョイントに重ねて嵌合される複数の部品からなるクランプアセンブリ(スリーブ)を含んでよい。スリップジョイントアセンブリは、原子炉圧力容器炉心溶射システムの下降管のために開発され、スリップジョイントアセンブリは、筐体スリーブの内側表面と下降管の間に環状空所が存在する下降管内のスリップジョイントの周りに形成された筐体スリーブと、空所に挿入可能な上部くさびおよび下部くさびと、空所を通って延在し、かつ上部くさびおよび下部くさびを通って延在し、筐体スリーブを下降管に固定するように上部くさびおよび下部くさびを引き合わせる力を加えるくさびボルトと、筐体スリーブから下降管の上部セクションの開口内まで延在する上部ピンと、筐体スリーブから下降管の下部セクションの開口内まで延在する下部ピンとを含む。 Repair or strengthening clamping devices have been developed that provide structural support for downcomer welded joints. Reinforcing slip joint clamps were developed to structurally replace the slip joint between the upper and lower sections of the downcomer. The slip joint clamp fits over the welds and sleeves previously attached to join the upper and lower sections of the downcomer and functions as a support sleeve. The slip joint clamp may include a clamp assembly (sleeve) consisting of a plurality of parts that are fitted over the welded slip joint. A slip joint assembly was developed for the downcomer of the reactor pressure vessel core spray system, which is a slip joint assembly in the downcomer in the downcomer where an annular cavity exists between the inner surface of the housing sleeve and the downcomer. Enclosed housing sleeve, upper and lower wedges that can be inserted into the cavity, extend through the cavity, and extend through the upper and lower wedges and descend the housing sleeve A wedge bolt that applies a force to pull the upper and lower wedges together to secure the tube, an upper pin extending from the housing sleeve into the opening in the upper section of the downcomer, and a lower section of the lower tube from the housing sleeve And a lower pin extending into the opening.
原子炉圧力容器炉心溶射システムの下降管を修理するためのスリップジョイントクランプアセンブリを組み立てる方法が開発され、この方法は、筐体スリーブをスリップジョイントの周りに配置するステップと、誘導ワイヤを使用して下部くさびがスリップジョイントの周りの筐体スリーブの下にありボルトがスリーブと下降管の間の空所にあるように下部くさびと下部くさびを通って容器内まで延在するくさびボルトとを位置決めするステップと、下部くさびが空所内まで移動しくさびボルトの上端部が筐体スリーブの上に延在するように、誘導ワイヤによって下部くさびとくさびボルトとを持ち上げるステップと、上部くさびが誘導ワイヤを下降してくさびボルトまで滑動するステップと、固定ナットをくさびボルトの上端部および上部くさびの上に取り付けるステップと、くさびボルト上でナットを締め付け、それにより上部くさびと下部くさびを互いに引き寄せるように力を加えるステップとを含む。誘導ワイヤはその後くさびボルトから外され原子炉容器から除去される。 A method of assembling a slip joint clamp assembly for repairing the downcomer of a reactor pressure vessel core spray system has been developed, using a guide wire and a step of placing a housing sleeve around the slip joint Position the lower wedge and the wedge bolt that extends through the lower wedge and into the container so that the lower wedge is under the housing sleeve around the slip joint and the bolt is in the space between the sleeve and the downcomer A step of lifting the lower and wedge bolts with a guide wire so that the lower wedge moves into the cavity and the upper end of the wedge bolt extends over the housing sleeve, and the upper wedge descends the guide wire Step to slide to the wedge bolt, and secure the nut to the top and top of the wedge bolt And attaching on top of rust, tighten the nut on the wedge bolt comprises whereby the step of applying a force to attract the upper wedge and lower wedge together. The guide wire is then removed from the wedge bolt and removed from the reactor vessel.
下降管に取り付けて管内の溶接スリップジョイントを固定するスリップジョイントクランプアセンブリが開発された。スリップジョイントクランプアセンブリは下降管の上部および下部セクションを接合する既存のスリップジョイント溶接スリーブを構造的に代替し、または強化する。 A slip joint clamp assembly has been developed that attaches to the downcomer and secures the welded slip joint in the tube. The slip joint clamp assembly structurally replaces or strengthens the existing slip joint welding sleeve that joins the upper and lower sections of the downcomer.
図1は、原子炉圧力容器(RPV)の外壁14および原子炉シュラウド16を有する沸騰水型原子炉(BWR)12の炉心溶射冷却水システムの下降管10を示す。下降管10は、それぞれ垂直方向に下降して外壁14とシュラウド16の間の環状空所内に延在し、シュラウド16の壁を通って延在する管路20に接続するエルボ管18に接続する。下降管からの冷却水は、エルボ管および管路を通ってシュラウド内側のスパージャ配管まで流れて原子炉炉心の上を流れる。シュラウド内側の炉心溶射スパージャ配管および付随の溶射ノズルは従来品であり、図1に示されていない。
1 shows a
図2は、下降管の上部および下部管セクション24、26の間のスリップジョイント22の概略断面図である。スリップジョイント22は、下降管の上部セクション24と下部セクション26を結合する。下部管セクション26は、シュラウドを貫通する炉心溶射配管管路の高さに応じて様々な長さであり得る。スリップジョイント22は下降管の上部および下部管セクション24、26の対向する端部を結合する。ジョイントは、管の上部および下部セクションの端部の周りの円筒形スリーブ28およびスリーブを支持する環状受け口30を含んでよい。受け口は下部下降管セクション26に溶接され、スリーブは上部下降管セクションに溶接され、スリーブと受け口は互いに溶接されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
図3は、それぞれエルボ管18および管路20を介して原子炉炉心のシュラウド16の壁に結合された2本の下降管10の側面透視図である。下降管をよりよく示すために、RPVの壁は図3に示されていない。図3左側の下降管は、スリップジョイントクランプの配置の準備が整っている。スリップジョイントクランプ32は、右側の下降管に設置されて示されている。
FIG. 3 is a side perspective view of two
スリップジョイントクランプは、一実施形態ではスリップジョイント22(スリーブ28および環状受け口30参照)に重ねて嵌合し下降管の上部セクション24および下部セクション26を接合する円筒形スリーブである。スリップジョイントはRPVの組立て中に作製され、すなわち組み立てられるが、スリップジョイントクランプ32は、RPVが組み立てられ原子炉炉心が運転に入った後に設置される。スリップジョイントクランプアセンブリは、故障スリップジョイントに予め備える修理部品として設置されてよい。スリップジョイントクランプ32は、原子炉がシャットダウンされRPVが点検のために開かれている間に設置されてよい。円錐形孔34をスリップジョイントの上下に機械加工することが、スリップジョイントクランプ32を設置する当初のステップである。円錐形孔は放電加工(EDM)により機械加工することができ、EDMはEDMアクチュエータを下降管の上部および下部セクション24、26上の所望の孔位置まで下降させることによって実施される。対の円錐形孔34が、下降管の上部および下部セクションのそれぞれの両側に形成される。円錐形孔34は、スリップジョイントクランプを下降管に固定する4本の横方向ピン36を受け入れる。横方向ピンはそれぞれ対応する下降管円錐形孔34に着座する円錐形先端37(図5)を有する。
The slip joint clamp, in one embodiment, is a cylindrical sleeve that fits over the slip joint 22 (see
図4は、完全に組み立てられているが下降管から分離して示されたスリップジョイントクランプ32の透視図である。実際には、スリップジョイントクランプは、下降管の周りに組み立てられる。スリップジョイントクランプは、互いに嵌合して下降管のスリーブを形成する一対の対向する半筐体38、42を含む。半筐体は、半筐体の軸方向縁部に沿って延在するオスコネクタ40(たとえばダブテール)を有するオス半筐体38を含む。メス半筐体42は、たとえばオスコネクタ40を受け入れる対合ダブテール溝44によって、オス半筐体に取り付ける。好ましくは、メス半筐体をオス半筐体上に下降させることによってメス半筐体がオス半筐体に取り付けられるように、メス半筐体はオスコネクタの上を軸方向に滑動する。各半筐体は、スリップジョイントクランプの円筒形スリーブの半分を形成してよく、断面は半円形であってよい。
FIG. 4 is a perspective view of the
組み立てられたときに、オス半筐体とメス半筐体38、42は下降管の周りの円筒形スリーブを形成する。半筐体の内側表面と下降管の間に空所が残る。空所は、スリップジョイントクランプがスリップジョイント上を滑動することを可能にするのに充分である。スリップジョイントクランプ32が下降管に固定されるとき、横方向ピン36とくさび46は、スリップジョイント溶接部が劣化しても管の上部および下部セクションが確実に接合されたままであるようにする。下降管配管部分内の横方向ピン36および関連する円錐形孔34は、スリップジョイントクランプアセンブリの下降管スリップジョイントに対する相対的な位置を確立する。くさび46はスリップジョイントクランプアセンブリと下降管配管の間に均一な環状空所を保つ。くさび46は、組み立てられた半筐体38、42の内側表面と下降管の間に配置される。
When assembled, the male and
図5は、下降管に取り付けられたスリップジョイントクランプの断面図である。図5は横方向ピン36のスリップクランプアセンブリ32および上部下降管24に対する係合を示す。ねじ式横方向ピン36は、スリップクランプアセンブリの一方の半筐体42の右ねじ式開口66に係合する。ピン36は下降管24の円錐形孔34のうちの対応する1つに着座する円錐形先端37をそれぞれ有する。圧着カラー62は、外側に左ねじを備え半筐体の右ねじ式開口66と共軸のねじ式凹部63(左ねじ山は実際はそれに対して穿たれた開口66の中にある)に着座する。ピンが原子炉容器動作中に回転して外れるのを防ぐために、圧着カラーは横方向ピン36の円筒形頭部39に機械加工された溝に変形させて収める。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the slip joint clamp attached to the downcomer. FIG. 5 shows the engagement of the
図6は、例示のくさび46の側面図である。くさびは、相対的に幅広の端部48と狭い端部50と両端部の間の傾斜した側壁52を有する、全体的に長方形のステンレス鋼製の塊であってよい。傾斜した側壁は、半筐体38、42の一方の内部表面の溝54(図4参照)に嵌合して滑動するようになされた平坦な表面であってよい。くさび46の対向する側壁56は、下降管の外側表面と当接するように断面で湾曲していてよい。くさびは、くさびを通り軸方向に延在してくさびボルト60(図4)の軸を受け入れるようになされたボルトスロット(孔)58を含む。ボルト60は、スリップクランプアセンブリ32の上部および下部セクションに配置された上下くさび46を通って延在する。各ボルトは、スリップクランプアセンブリを通って(軸方向に)延在し、ボルトの対向する両端のくさび46に軸方向予荷重(引張力)をかける。ボルトの軸方向予荷重はくさびが筐体の溝54の傾斜表面に沿って内側に滑動するようにする。くさびは互いに引き寄せられるにつれて下降管およびスリップジョイントクランプ筐体内のスリップジョイントを囲み、それによって下降管を支持する。
FIG. 6 is a side view of an
図7は、半筐体42(具体的にはメス半筐体)の透視図である。半筐体の内側表面64は、筐体が管に設置されるときに下降管の外側表面に面している。メス半筐体64の内側表面は、オス半筐体の内側表面と実質的に同じである。各半筐体の内側表面64は、下降管の周りに沿うように全体的に平滑にされた円筒形の表面を含む。半筐体の軸方向中央線に沿うねじ孔66が、圧着カラーおよび横方向ピン36用に与えられる。内側表面は、くさびの傾斜した側壁を受け入れる傾斜した表面を有する溝54を含む。
FIG. 7 is a perspective view of the half housing 42 (specifically, a female half housing). The
溝54は、半筐体の上下端部70に配置される。さらに各溝は、半筐体の対向する端部の他方の溝と軸方向に位置あわせされている。一実施形態では、半筐体の内側表面の周りに(溝)8対が対称的に配置される。溝54は、半筐体の軸方向端部70で最も深く、溝が半筐体の内側表面64に沿って軸方向内側に向かうにつれて段々浅くなるのが好ましい。各溝54は、半筐体の内側表面の軸方向内側セクションに内部端部72を有してよい。さらに狭いスロット74が一対の軸方向に位置あわせされた溝54の間に延在するくさびボルト用の間隙を与える。
The
図8および図9は、下降管10の周りに組み立てられたスリップジョイントクランプ32の透視図である。図8に示されるように、オス半筐体32のコネクタ40は軸方向に滑動し終え、メス半筐体のスロット44内にある。さらに、横方向ピン36は挿入され、ピンを受け入れるように下降管に設けられた円錐形孔34に係合して示されている。
8 and 9 are perspective views of the slip
さらに、誘導ワイヤ76(たとえば可撓なステンレス鋼製のケーブル)が組立て工程の間に各くさびボルト60の端部を支持する。誘導ワイヤ76は、原子炉炉心格納建屋の燃料交換階から下降管のスリップジョイントまで延在してよい。下部くさび46はくさびボルト上を滑動し、誘導ワイヤがくさびボルトの上端部に取り付けられる。くさび、くさびボルトおよび誘導ワイヤは、組み立てられた半筐体が下降管の周りに組み立てられ、スリップジョイントの上を滑動して定位置に入るとき、誘導ワイヤ76が好ましくは、一方の半筐体の内側表面のスロット(図7の項目74)を抜けて通るように構成される(筐体アセンブリおよび横方向ピン挿入後に挿入される)。本明細書で開示される実施形態では、誘導ワイヤ、くさびボルトおよび下部くさびの4つのアセンブリがそれぞれ対合する半筐体の個々のスロット74内に配置されている。
In addition, a guide wire 76 (eg, a flexible stainless steel cable) supports the end of each
誘導ワイヤ76は、下部くさび46およびくさびボルト60の半筐体のそれぞれの溝54およびスロット74に対する位置あわせを支援する。誘導ワイヤは炉心の燃料交換階まで延在してよく、ここでワイヤはスリップジョイントクランプを設置する技術者によって制御される。誘導ワイヤはまた、誘導ワイヤを使用してアセンブリを管に沿って軸方向に移動させ、スリップジョイントアセンブリがスリップジョイント上で位置決めされるのを支援してよい。
The
図9に示されるように、筐体がスリップジョイントと位置あわせされ、横方向ピン36が下降管の孔34に回し入れられるまで、くさび46は半筐体の軸方向下端部の下に位置決めされる。図9に示されるように、誘導ワイヤがくさびボルトおよび下部くさびを持ち上げ、下部くさびが半筐体の下部部分の個々の溝54に滑り入るようにする。さらに、誘導ワイヤ76は、くさびボルトをスリップジョイントクランプと下降管の間の空所を通して引き上げ、半筐体の内側表面のスロット74に収める。
As shown in FIG. 9, the
上部くさび46は、誘導ワイヤ76に沿ってくさびボルト60まで下げられる。上部くさびは、ボルトの上端部の上を滑動し半筐体の上部軸方向端部のそれぞれの溝54に滑り入る。
The
図10は、上部くさび46が半筐体38、42の溝54に滑り入ったスリップジョイントクランプ32の上部セクションの透視図である。くさびボルト60の上部ねじ式端部はくさびを通って上部に延在する。ボルトおよびボルト上の対向する1対のくさび46に所望の引張力を与えるように所定のトルクが固定ナット80に与えられる。引張力は、くさびが傾斜した溝54内まで滑動して半筐体および下降管の両方にしっかりと当接するようにする。スリップジョイントクランプアセンブリは、くさびおよび横方向ピンによって下降管に対して固定される。
FIG. 10 is a perspective view of the upper section of the slip
ボルトの上端部は、ステンレス鋼製スウェージ取付具78によって誘導ワイヤ76に取り付けられる。スウェージ取付具は外側のねじ山を有し、ねじ山はくさびボルト端部の内側ねじ山と係合する。固定ナット80がくさびボルト60の端部に固定されると、誘導ワイヤ76はくさびボルト60の端部から除去される。
The upper end of the bolt is attached to the
本発明を現在最も実際的で好ましい実施形態と考えられるものと関連して述べているが、本発明は開示された実施形態に限られるものではなく、それに反して、添付の特許請求の範囲の精神および範囲に含まれる様々な変形や均等物の構成を包含することが意図されていることを理解されたい。 Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but contrary to the appended claims. It should be understood that it is intended to encompass various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope.
10 下降管
12 沸騰水型原子炉
14 原子炉容器外壁
16 シュラウド
18 エルボ
20 シュラウドを通って延在する管路
22 下降管スリップジョイント
24 上部セクション
26 下部セクション
28 ジョイント用スリーブ
30 環状受け口
32 スリップジョイントクランプ
34 スリップジョイント上下孔
36 横方向ピン
37 ピン円錐形先端部
38 オス半筐体
39 ピン頭部
40 オスコネクタ
42 メス半筐体
44 メススロット
46 くさび
48 くさびの広い側の端部
50 くさびの狭い側の端部
52 くさび傾斜側壁
54 半筐体くさび用対合溝
56 下降管と接するくさび側壁
58 くさびボルト孔
60 くさびボルト
62 圧着カラー
63 圧着カラー用半筐体凹部
64 半筐体内側表面
66 半筐体ねじ孔
68 半筐体溝
70 筐体横端部
72 溝内部端
74 くさびボルト用スロット
76 誘導ワイヤ
78 スウェージ取付具
80 固定ナット
DESCRIPTION OF
Claims (10)
筐体スリーブ(40、42)の内側表面と前記下降管の間に環状空所が存在する前記下降管内のスリップジョイント(22)の周りに形成された筐体スリーブ(40、42)と、
前記空所に挿入可能な上部くさび(46)および下部くさび(46)と、
前記空所を通って延在し、かつ前記上部くさびおよび下部くさびを通って延在し、前記筐体スリーブを前記下降管に固定するように前記上部くさびおよび下部くさびを引き合わせる力を加えるくさびボルト(60)と、
前記筐体スリーブから前記下降管の上部セクションの開口(34)内まで延在する上部ピン(36)と、
前記筐体スリーブから前記下降管の下部セクションの開口(34)内まで延在する下部ピン(36)とを備えるスリップジョイントアセンブリ。 A slip joint assembly (32) for a downcomer (10) of a core spray system of a reactor pressure vessel (12) comprising:
A housing sleeve (40, 42) formed around a slip joint (22) in the downcomer where an annular cavity exists between the inner surface of the housing sleeve (40, 42) and the downcomer
An upper wedge (46) and a lower wedge (46) insertable into the cavity;
A wedge that extends through the cavity and extends through the upper and lower wedges and applies a force to pull the upper and lower wedges together to secure the housing sleeve to the downcomer Bolt (60);
An upper pin (36) extending from the housing sleeve into an opening (34) in the upper section of the downcomer pipe;
A slip joint assembly comprising a lower pin (36) extending from the housing sleeve into an opening (34) in a lower section of the downcomer.
前記下降管内のスリップジョイント(22)の周りに形成された筐体スリーブ(40、42)と、
筐体スリーブの内側表面と前記下降管の間の環状空所と、
前記空所内にあり前記筐体スリーブの前記内側表面の傾斜表面(54)に当接する上部くさび(46)および下部くさび(46)と、
前記空所を通って延在し、かつ前記上部くさびおよび下部くさびを通って延在し、前記筐体スリーブを前記下降管に固定するように前記上部くさびおよび下部くさびを引き合わせる力を加えるくさびボルト(60)と、
前記スリップジョイントアセンブリの組立て中に前記くさびボルトの端部に接続され前記上部くさびが誘導ワイヤ(76)に沿って前記ボルトまで滑動する誘導ワイヤ(76)とを備えるスリップジョイントアセンブリ。 A slip joint assembly (32) for a downcomer (10) of a core spray system of a reactor pressure vessel (12) comprising:
A housing sleeve (40, 42) formed around a slip joint (22) in the downcomer;
An annular space between the inner surface of the housing sleeve and the downcomer,
An upper wedge (46) and a lower wedge (46) in the cavity and abutting against the inclined surface (54) of the inner surface of the housing sleeve;
A wedge that extends through the cavity and extends through the upper and lower wedges and applies a force to pull the upper and lower wedges together to secure the housing sleeve to the downcomer Bolt (60);
A slip joint assembly comprising a guide wire (76) connected to an end of the wedge bolt during assembly of the slip joint assembly, wherein the upper wedge slides along the guide wire (76) to the bolt.
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